CN106640725A - 一种离心压缩机喘振故障调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种离心压缩机喘振故障调控方法,用于精确控制防喘调节阀的开度。离心压缩机是化工生产过程中的核心动力设备,喘振是离心压缩机运行过程易发生故障,对离心压缩机进行喘振保护具体重要的意义。本方法采用的设备包括信号测量***、喘振调控器、数据应用管理器、工业通信器、防喘调节阀;本方法结合设备的特性,精确控制循环各个环节时间,从而为实现精确控制防喘阀,达到喘振保护的目的。
Description
技术领域
本发明涉及离心压缩机喘振保护领域,特别是涉及离心压缩机喘振保护阀控制方法。
背景技术
离心压缩机是化工生产过程中的核心动力设备,其运行状态直接影响到整个工艺生产过程的进行。在离心压缩机运行过程中,易发生喘振故障,喘振对离心压缩机转子和静部件的交变应力严重影响其寿命,对离心压缩机密封以及轴承也有极大的损坏作用。因此,对离心压缩机进行喘振保护是整个运转正常进行的重要保证。
当前通常采用防喘阀将压缩机出品气体回流至入口的方法,达到喘振保护的目的。由于该方法使用的设备包括相关测量仪表、控制器、防喘阀以及相关通讯设备,导致控制循环中不同环节之间存在特性不匹配,从而使得喘振保护效果不好,不能有效保护压缩机安全正常运行,经常导致压缩机低效不稳定工况下运行。
为解决上述问题,本专利提出一种离心压缩机喘振故障调控方法,该方法对所包括的设备特性进行精确的测算,根据测算结果对控制器和防喘阀的动作时间进行调整,避免了控制循环中不同环节之间的特性不匹配问题,从而精确控制防喘阀的开度,达到良好的喘振保护的目的。
发明内容
1.一种离心压缩机喘振故障调控方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
1)该喘振故障调控方法为防喘阀控制调节方法,具体为:在离心压缩机发生喘振故障时,通过控制防喘阀使离心压缩机出口气体回流至入口,从而提升压缩机入口流量,使压缩机正常工作。本方法采用的设备包括信号测量***、喘振调控器、数据应用管理器、工业通信器、防喘调节阀。
2)离心压缩机发生喘振时,喘振调控器通过控制防喘调节阀开度调节压缩机入口流量,本方法中设定为K,0≤K≤100%。
3)计算信号测量***、喘振调控器运行和防喘阀执行时间,测算信号从测量***中采集、转换并传输到喘振调控器所需时间,记为T0,测算喘振调控器从获得监测信号到输出控制信号的所需时间,记为T1,测算从输出控制信号到防喘阀开始执行动作的所需时间,记为T2,测算防喘阀从当前开度到所需开度的所需时间,记为T3,可知T0、T1、T2和T3组成一个完整的控制循环。
4)确定T4和T5,为保证步骤3从信号测量到防喘阀执行完成不出现传输过程信号混叠现象,需要对T1和T2分别进行计算时间修正和传输时间修正,本方法设定计算延时为T4,传输延时为T5,使得T0≤T1+T4≤1.1T0和T0+T1+T4≤T2+T5≤1.1(T0+T1+T4)成立。
5)确定T7:在T0+(T1+T4)+(T2+T5)≥T3情况时,为保证防喘调节阀 的开度达到喘振控制器所需开度,并保持一定时间,本方法设定T6=T0+(T1+T4)+(T2+T5)为控制器测量、计算与输出所需时间,设定开度保持时间为T7;
①若T0+(T1+T4)+(T2+T5)>n*T3,n为大于1的正整,n=(2,3,4…),开度保持时间为T7,T7=(n-1)*[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],防喘调节阀达到初次控制循环的开度后,需要保持此开度(n-1)个计算循环。
②若T3≤T0+(T1+T4)+(T2+T5)≤2*T3,开度保持时间:T7=T0+(T1+T4)+(T2+T5)-T3,防喘阀达到初次计算循环的开度后,需要保持该开度T5时间,直至下一个控制循环输出所需开度。
6)确定T8:在T0+(T1+T4)+(T2+T5)<T3情况下,为避免相邻控制循环输出的控制开度出现信号混叠,由于每个控制循环输出开度不相同,因而从第二个控制循环往后的循环需进行输出延时,本方法设定控制信号输出延时T8。
①若T0+(T1+T4)+(T2+T5)≤T3≤2*[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],控制信号输出延时:T8=T3-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],本方法设定相邻控制循环为第i次和第(i+1)次,i为正整数,第i次和第(i+1)次控制循环输出开度分别为Ki、Ki+1:
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=0;
当时,第(i+1)次控制循环输出Ki+1需延时Ti+1=Ti-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)]。
②若m[T0+(T1+T4)+(T2+T5)]<T3,其中m为大于1的正整数,m=(2,3,4…),本方法设定相邻控制循环为第i次、第(i+1)次、第(i+2)次,i为正整数,第i次、第(i+1)次、第(i+2)次控制循环输出开度分别为Ki、Ki+1,Ki+2:
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=Ti-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)];
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=0。
根据上述得出第(i+1)次输出Ki+1,以此按照上述步骤往后迭代分别计算各个控制循环对应的延时。
附图说明
图1离心压缩机喘振调控配套硬件
图2电磁阀开度控制循环
图3电动调节球阀开度控制循环
图4为离心压缩机发生喘振时对应的振动频谱
图5为通过调控达到喘振保护的效果
具体实施方式
下面对本发明的离心压缩机喘振故障调控方法作进一步介绍。
1、离心压缩机喘振调控包括的设备
具体实施时,本方法应用于一台悬臂式水蒸气压缩机中,压缩机由电机和齿轮箱驱动,本方法采用的设备包括信号测量***、喘振调控器、数据应用管理器、工业通信器、防喘调节阀。
信号测量***包括:振动传感器、工艺量传感器和数据采集器, 其中振动传感器包括:加速度传感器、轴径向振动传感器和轴向振动传感器;工艺传感器包括:进出口压力传感器、进出口温度传感器和流量传感器。
防喘调节阀包括:电动调节球阀和电磁阀,两个阀门分别连接压缩机进出口,属并联关系。
2、离心压缩机喘振调节阀控制特性
本方法选用两类防喘调节阀:电动调节球阀和电磁阀,压缩机发生喘振时,控制电动调节球阀开度K,0≤K≤100%;
对于控制电磁阀开度为k,电磁阀只有两种状态:完全开启和完全关闭;电磁阀完全开启时,k=100%;电磁阀完全关闭时,k=0。
3、测算喘振调控循环各环节时间
(1)信号从测量***中采集、转换并传输到喘振调控器所需时间,记为T0,振动传感器和工艺量传感器响应时间长短不同,选取最长响应时间作为测算结果,T0=150ms;
(2)喘振调控器从获得监测信号到输出控制信号的所需时间,记为T1,T1=70ms;
(3)输出控制信号到防喘阀开始执行动作的所需时间,记为T2,T2=100ms;
(4)防喘阀从当前开度到所需开度的所需时间,记为T3,防喘调节球阀从完全关闭到完全开启所需时间为5s,从完全开启 到完全关闭所需时间哦5s,则
(5)电磁阀从完全关闭到完全开启所需时间为t3=180ms,从完全开启到完全关闭所需时间为t3=180ms,则
4、确定计算延时T4和传输延时T5
为使得T0≤T1±T4≤1.1T0和T0+T1±T4≤T2±T5≤1.1(T0+T1±T4)成立,根据步骤3测量的数值,确定80≤T4≤95,本方法实际实施选取T4=80,确定200≤T5≤230,本方法实际实施选取T5=200。
5、确定防喘阀开度保持时间T7
(1)由步骤3可得T6=T0+(T1+T4)+(T2+T5)=150+150+300=600ms;
(2)本方法在实际测试中,检测到离心压缩机发生喘振时,喘振调控第一个循环输出电动调节球阀开度35%,因而第一个循环:于步骤6计算输出延时。
(3)同时在喘振调控第一个循环输出电磁阀完全开启,因而T6=600ms>3*t3=540ms;
(4)电磁阀在第一个循环完全开启后,需要保持完全开启状态时间:T7=(n-1)*T6=(3-1)*180=360ms。
6、测算喘振调控循环防喘阀开度输出延时T8
(1)由步骤3可得T6=T0+(T1+T4)+(T2+T5)=150+150+300=600ms;
(2)由步骤4可得由此得:T3=1750ms>2*T6=1200ms;
(3)本方法在实际测试过程中,喘振调控器对电动调节球阀开度 第二个循环和第三个循环分别输出:K2=28%,K3=43%,由此得: 从而:第二个循环输出延时T8=0,即喘振调控器输出电动调节球阀开度28%,代替第一个控制循环输出的开度K2=35%;
(4)根据第二个控制循环输出K2=28%,以此往后迭代计算第三个循环输出延时T8,由上得第三个循环:T3=1400ms>2*T6=1200ms,喘振调控器对电动调节球阀开度第四个循环输出:K4=45%,因而: 得出:T8=T3-T6=1400-600=800ms。
(5)按上述步骤对第四个、第五个……控制循环对应的延时依次迭代计算。
(6)图4为离心压缩机发生喘振时对应的振动频谱,在调控前存在7.5Hz的振动,图5为通过调控达到喘振保护的效果,7.5Hz的低频振动消失。
Claims (1)
1.一种离心压缩机喘振故障调控方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)采用的设备包括信号测量***、喘振调控器、数据应用管理器、工业通信器和防喘阀;
2)离心压缩机发生喘振时,喘振调控器通过控制防喘阀开度调节压缩机入口流量,防喘阀开度设定为K,0≤K≤100%;
3)计算信号测量***、喘振调控器运行和防喘阀执行时间,测算信号从测量***中采集、转换并传输到喘振调控器所需时间,记为T0,测算喘振调控器从获得监测信号到输出控制信号的所需时间,记为T1,测算从输出控制信号到防喘阀开始执行动作的所需时间,记为T2,测算防喘阀从当前开度到所需开度的所需时间,记为T3,T0、T1、T2和T3组成一个完整的控制循环;
4)确定T4和T5,对T1和T2分别进行计算时间修正和传输时间修正,设定计算延时为T4,传输延时为T5,使得T0≤T1+T4≤1.1T0和T0+T1+T4≤T2+T5≤1.1(T0+T1+T4)成立;
5)确定T7:在T0+(T1+T4)+(T2+T5)≥T3情况时,为保证防喘阀的开度达到喘振控制器所需开度,并保持一定时间,设定T6=T0+(T1+T4)+(T2+T5)为控制器测量、计算与输出所需时间,设定开度保持时间为T7;
①若T0+(T1+T4)+(T2+T5)>n*T3,n为大于1的正整,n=(2,3,4…),开度保持时间为T7,T7=(n-1)*[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],防喘阀达到初次控制循环的开度后,需要保持此开度(n-1)个计算循环;
②若T3≤T0+(T1+T4)+(T2+T5)≤2*T3,开度保持时间:T7=T0+(T1+T4)+(T2+T5)-T3,防喘阀达到初次计算循环的开度后,需要保持该开度T5时间,直至下一个控制循环输出所需开度;
6)确定T8:在T0+(T1+T4)+(T2+T5)<T3情况下,为避免相邻控制循环输出的控制开度出现信号混叠,由于每个控制循环输出开度不相同,因而从第二个控制循环往后的循环需进行输出延时,设定控制信号输出延时T8;
①若T0+(T1+T4)+(T2+T5)≤T3≤2*[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],控制信号输出延时:T8=T3-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)],设定相邻控制循环为第i次和第(i+1)次,i为正整数,第i次和第(i+1)次控制循环输出开度分别为Ki、Ki+1:
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=0;
当时,第(i+1)次控制循环输出Ki+1需延时Ti+1=Ti-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)];
②若m[T0+(T1+T4)+(T2+T5)]<T3,其中m为大于1的正整数,m=(2,3,4…),设定相邻控制循环为第i次、第(i+1)次、第(i+2)次,i为正整数,第i次、第(i+1)次、第(i+2)次控制循环输出开度分别为Ki、Ki+1,Ki+2:
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=Ti-[T0+(T1+T4)+(T2+T5)];
当时,第(i+1)次输出Ki+1需延时Ti+1=0;
根据上述得出第(i+1)次输出Ki+1。
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- 2016-11-14 CN CN201611000944.4A patent/CN106640725A/zh active Pending
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